通信工程电子教案 第一章 11电话交换的发展及分类 1.1.1电话交换的概念 两部有线电话机之间必须有一对线连通才能通话,但在电话用户很多时,不可能在任意两个用户之间 都装设一对线路。如果在用户分布的区域中心设置一个公用设备,则每一用户都有一对线路与该设备相连 如图1-1所示。 交换机 图1-1设立公共设备的电话连接图 信息行业的“交换”,实际上有更广泛的意义。在当前的信息时代,交换的信息除了电话的语音信号外, 还包括图像、数据等多种信息,这种信息交换称为数据交换或综合业务交换。由此,交换的原理和方式有 了很大的发展,产生了诸如适合进行数据交换的分组交换方式和可以承载综合业务的ATM交换方式等 1.1.2电话交换技术发展概况 自从贝尔1876年发明电话至今一百多年来,电话交换技术一直在不断地发展。1878年1月28日第 部人工电话交换机开通使用,它是具有21线磁石式交换机。1891年,共电式交换机开始使用。人工电话 交换机的优点是设备简单、安装方便、成本低廉。缺点是话务员的接线速度慢、易出错、劳动效率低。 1889年美国人史端乔发明自动电话交换机获得专利,1909年德国西门子公司对史端乔式交换机进行重大 改进,制成西门子式交换机,到1927年基本完善,成为步进制交换机的基型,此后各种型号的步进交换 机,基本上只是在电路方面做较小改进。 1.1.3电话交换机的分类 电话交换机的种类很多,从不同角度可以得到不同的划分方法,一般可以从以下两大方面进行划分 1按照交换机的接线方式划分 按照电话交换机接线方式的不同,电话机可分为两大类 1)人工电话交换机 人工电话交换机是由话务员的人工操作来完成接线和拆线工作。人工电话交换机又可分为两种 (1)磁石式电话交换机。 (2)共电式电话交换机 2)自动电话交换机 自动电话交换机可分为机电式交换机和电子式交换机。在自动电话交换机发明之后的半个多世纪中, 设计和制造的自动电话交换机都属于机电式的。 按交换机的原理,可进行如图1-2所示的分类
通信工程电子教案 1 第一章 1.1 电话交换的发展及分类 1.1.1 电话交换的概念 两部有线电话机之间必须有一对线连通才能通话，但在电话用户很多时，不可能在任意两个用户之间 都装设一对线路。如果在用户分布的区域中心设置一个公用设备，则每一用户都有一对线路与该设备相连， 如图 1―1 所示。 第1章 概 述 图1―1 设立公共设备的电话连接图 信息行业的“交换”，实际上有更广泛的意义。在当前的信息时代，交换的信息除了电话的语音信号外， 还包括图像、数据等多种信息，这种信息交换称为数据交换或综合业务交换。由此，交换的原理和方式有 了很大的发展，产生了诸如适合进行数据交换的分组交换方式和可以承载综合业务的 ATM 交换方式等。 1.1.2 电话交换技术发展概况 自从贝尔 1876 年发明电话至今一百多年来，电话交换技术一直在不断地发展。1878 年 1 月 28 日第一 部人工电话交换机开通使用，它是具有 21 线磁石式交换机。1891 年，共电式交换机开始使用。人工电话 交换机的优点是设备简单、安装方便、成本低廉。缺点是话务员的接线速度慢、易出错、劳动效率低。 1889 年美国人史端乔发明自动电话交换机获得专利，1909 年德国西门子公司对史端乔式交换机进行重大 改进，制成西门子式交换机，到 1927 年基本完善，成为步进制交换机的基型，此后各种型号的步进交换 机，基本上只是在电路方面做较小改进。 1.1.3 电话交换机的分类 电话交换机的种类很多，从不同角度可以得到不同的划分方法，一般可以从以下两大方面进行划分。 1.按照交换机的接线方式划分 按照电话交换机接线方式的不同，电话机可分为两大类。 1)人工电话交换机 人工电话交换机是由话务员的人工操作来完成接线和拆线工作。人工电话交换机又可分为两种。 （1）磁石式电话交换机。 （2）共电式电话交换机。 2)自动电话交换机 自动电话交换机可分为机电式交换机和电子式交换机。在自动电话交换机发明之后的半个多世纪中， 设计和制造的自动电话交换机都属于机电式的。 按交换机的原理，可进行如图 1―2 所示的分类
通信工程电子教案 磁石式 工交换 机电式机动制 电话交换机 全电器 自动交换 纵掼制 接续部件 空分 ,时分 电子式 布控 控制部件 释掉 图1-2电话交换机的分类 2.按交换机的使用划分 1)局用交换机 局用交换机包括市话交换机、汇接市话交换机、国内长话交换机、国际长话交换机、县内电话(农话) 交换机 2)用户小交换机 用户小交换机(PBX)又称为专用小交换机可为机关、工矿企业、学校、旅馆等内部电话用户提供 服务。一般情况下,用户小交换机均经中继线与市话交换机相连 12电话交换机的基本功能 1.2.1人工交换机的接续 1.人工交换机的构造 图1-3是一部磁石式交换机示意图。每一个用户都终接在交换机的用户塞孔上,每一塞孔都附有用 户呼叫指示器。当用户摇动发电机送来交流电时,指示器的铁芯磁化,吸动衔铁使铜质牌盖翻落,表示用 户呼叫 用广电话机 用户呼叫指示器 用广来孔 话终指示器 呼叫藥子 应答电 振铃电键 公|话务贞 通话设备 F摇发屯机 图1-3磁石式交换机 2.人工交换机的接续过程 现以1#用户呼叫3#用户为例来说明接续过程见图1-3) 1)主叫用户1#发出呼叫信号,交换机上1#用户呼叫指示器牌盖翻落,表示1#用户呼叫。 (2)话务员任选一副空闲的塞绳,将其应答塞子插入1#用户塞孔,塞孔簧片动作,切断呼叫指
通信工程电子教案 2 第1章 概 述 图1―2 电话交换机的分类 2.按交换机的使用划分 1)局用交换机 局用交换机包括市话交换机、汇接市话交换机、国内长话交换机、国际长话交换机、县内电话(农话) 交换机。 2)用户小交换机 用户小交换机（PBX）又称为专用小交换机,可为机关、工矿企业、学校、旅馆等内部电话用户提供 服务。一般情况下，用户小交换机均经中继线与市话交换机相连。 1.2 电话交换机的基本功能 1.2.1 人工交换机的接续 1. 人工交换机的构造 图 1―3 是一部磁石式交换机示意图。每一个用户都终接在交换机的用户塞孔上，每一塞孔都附有用 户呼叫指示器。当用户摇动发电机送来交流电时，指示器的铁芯磁化，吸动衔铁使铜质牌盖翻落，表示用 户呼叫。 第1章 概 述 图1―3 磁石式交换机 2.人工交换机的接续过程 现以 1＃用户呼叫 3＃用户为例来说明接续过程(见图 1―3)。 (1)主叫用户 1＃发出呼叫信号，交换机上 1＃用户呼叫指示器牌盖翻落，表示 1＃用户呼叫。 (2)话务员任选一副空闲的塞绳，将其应答塞子插入 1＃用户塞孔，塞孔簧片动作，切断呼叫指示
通信工程电子教案 器电路,同时扳应答电键将话务员通话设备与主叫用户接通,询问所需用户号码,并顺手将指示牌盖推还 原处 (3)话务员把同一副塞绳的另一端即呼叫塞子插入3#用户塞孔,扳振铃电键,由振铃设备向被叫用户 发送振铃信号。 (4)被叫用户听到铃声应答后,话务员将电键复原,双方即可通过塞绳进行通话 (5)话终,任何一方都可摇发电机送出话终信号,信号电流流过该副塞绳的话终指示器,使其牌盖翻落, 话务员即将这一副塞子从用户塞孔中拔出,并将指示器牌盖推还原处。 1.2.2电话交换机的基本功能 从上述人工交换机的接续过程,可以归纳电话交换机的基本功能如下: 检测出主叫用户呼叫 建立电话交换机到主叫用户的临时通路,通过此通路获得被叫用户信息 通过振铃呼出被叫用户 为主、被叫用户建立通话通路 检测话终,释放通路 另外,作为自动电话交换机,还要完成人工交换机中话务员隐含完成的一些功能。如进行主叫检测后, 判断该主叫是否有呼出权限:向被叫振铃前,判断该被叫是否正在与其他用户通话:建立通路前,判断是 否通路已经被全部占用等 13程控交换机的发展及分类 1.3.1程控交换技术的发展 自1965年产生了世界上第一台程控交换机以来,程控交换机一直处在突飞猛进的发展过程中。概括 来说,程控交换机的发展可以归纳为以下四个方面。 1.程控交换机中话路网的发展 早期的程控交换机,其话路网采用笛簧、铁簧、剩簧及小型纵横接线器等电磁元件,按空分方式组成 称为空分程控交换机 2.程控交换机中控制方式的发展 程控交换机发展的初期,一般采用中央集中控制方式,即控制任务集中在一台大型或巨型专用计算机 上 3.程序软件的发展 因为电话通信的实时性很强,所以早期均采用汇编语言编制运行软件。但由于汇编语言在生产效率、 结构化设计、可维护性和可移植性等各方面均不如高级语言,而软件在程控交换机中占有越来越重要的地 位,所以现在多采用高级语言和汇编语言混合编程,或全部采用高级语言编程的办法 4.接入业务的发展 在当今时代,电信网、有线电视网、计算机网三网合一已成必然趋势,当前,主要是通过PSTN(公 众电话网)或CAⅣV(有线电视网)进行 Internet(因特网)接入,从而给人们提供以宽带技术为核心的综 合信息服务。 1.32程控交换机的优点 程控交换机的技术发展很快,其价格不断降低,服务功能不断增加,其优越性是其它任何电话交换机 无法相比的,下面从三个方面说明 1用户方面 采用脉冲编码信号(PCM方式,使通话质量大大改善 采用数字信号后加强了保密性 话路网的阻塞非常小,大大提高了电路的接通率; 话路网采用了中、大规模集成电路,使接续速度加快 方便了用户国内、国际长途电话的全自动直拨 向用户提供日益增多的新业务、新功能 2电话局方面
通信工程电子教案 3 器电路，同时扳应答电键将话务员通话设备与主叫用户接通，询问所需用户号码，并顺手将指示牌盖推还 原处。 (3)话务员把同一副塞绳的另一端即呼叫塞子插入 3＃用户塞孔，扳振铃电键，由振铃设备向被叫用户 发送振铃信号。 (4)被叫用户听到铃声应答后，话务员将电键复原，双方即可通过塞绳进行通话。 (5)话终，任何一方都可摇发电机送出话终信号，信号电流流过该副塞绳的话终指示器，使其牌盖翻落， 话务员即将这一副塞子从用户塞孔中拔出，并将指示器牌盖推还原处。 1.2.2 电话交换机的基本功能 从上述人工交换机的接续过程，可以归纳电话交换机的基本功能如下： ·检测出主叫用户呼叫； ·建立电话交换机到主叫用户的临时通路，通过此通路获得被叫用户信息； ·通过振铃呼出被叫用户； ·为主、被叫用户建立通话通路； ·检测话终，释放通路。 另外，作为自动电话交换机，还要完成人工交换机中话务员隐含完成的一些功能。如进行主叫检测后， 判断该主叫是否有呼出权限；向被叫振铃前，判断该被叫是否正在与其他用户通话；建立通路前，判断是 否通路已经被全部占用等。 1.3 程控交换机的发展及分类 1.3.1 程控交换技术的发展 自 1965 年产生了世界上第一台程控交换机以来，程控交换机一直处在突飞猛进的发展过程中。概括 来说，程控交换机的发展可以归纳为以下四个方面。 1.程控交换机中话路网的发展 早期的程控交换机，其话路网采用笛簧、铁簧、剩簧及小型纵横接线器等电磁元件，按空分方式组成， 称为空分程控交换机。 2. 程控交换机中控制方式的发展 程控交换机发展的初期，一般采用中央集中控制方式，即控制任务集中在一台大型或巨型专用计算机 上。 3.程序软件的发展 因为电话通信的实时性很强，所以早期均采用汇编语言编制运行软件。但由于汇编语言在生产效率、 结构化设计、可维护性和可移植性等各方面均不如高级语言，而软件在程控交换机中占有越来越重要的地 位，所以现在多采用高级语言和汇编语言混合编程，或全部采用高级语言编程的办法。 4. 接入业务的发展 在当今时代，电信网、有线电视网、计算机网三网合一已成必然趋势，当前，主要是通过 PSTN（公 众电话网）或 CATV（有线电视网）进行 Internet（因特网）接入，从而给人们提供以宽带技术为核心的综 合信息服务。 1.3.2 程控交换机的优点 程控交换机的技术发展很快，其价格不断降低，服务功能不断增加，其优越性是其它任何电话交换机 无法相比的，下面从三个方面说明。 1.用户方面 ·采用脉冲编码信号(PCM)方式，使通话质量大大改善； 采用数字信号后加强了保密性； ·话路网的阻塞非常小，大大提高了电路的接通率； ·话路网采用了中、大规模集成电路，使接续速度加快； ·方便了用户国内、国际长途电话的全自动直拨； ·向用户提供日益增多的新业务、新功能。 2.电话局方面
通信工程电子教案 由于采用中、大规模集成电路,减少了占地面积,减少了空间高度,从而节约了房屋建筑费用。其 面积是机电交换机机房面积的1/10~1/5 可较灵活地修改部分程序,改变交换机的功能:可利用故障处理、故障诊断、设备自动检测 资源管理等功能,减少维护工作量 便于实现多种计费方式,如采用单式计费、复式计费等 易于实现维护自动化与集中化 3.通信网方面 有利于网路的最佳利用,可减少交换点数目,可配合不同功能的交换机 增加了路由选择、编码选择及交换接口的灵活性,可通过软件来实现 有利于向综合业务数字网方向发展,通信网的最终发展方向是要建立一个高质量、高速度、高自动化 的综合业务的数字网 可以采用新的信令方式,尤其是公共信道信令系统的引入。 1.33程控交换机的分类 程控交换机按其交换网络接续方式、交换信息的类型,以及控制方式的不同,可以进行图1-4所示 的分类 金属接点 空分 电子接点 交换网络接续方式 脉冲幅度调制 程控交换机 时分{脉冲编码调制 增量调制 集中控制 控制方式{分级控制 全分散控制 图1-4程控交换机的分类 1.按交换网络接续方式来分类 按交换网络的接续方式,程控交换机可分为空分和时分两种方式。对于空分方式,其交换点可由金属 接点或电子接点来组成。对于时分方式,目前有脉幅调制(PAM)、增量调制(△M和脉码调制(PCM)三种信 所谓空分,是指话路接续中每个用户均占据一定的空间位置。时分是指许多用户都接在一条公共通话 线上,每个用户线上都装有一个电子开关,如图1-5所示 图1-5时分示意图 2.按控制方式来分类 按控制方式,程控交换机可分为集中控制、分级控制和全分散控制三种方式
通信工程电子教案 4 ·由于采用中、大规模集成电路，减少了占地面积，减少了空间高度，从而节约了房屋建筑费用。其 面积是机电交换机机房面积的 1/10~1/5； ·可较灵活地修改部分程序，改变交换机的功能； ·可利用故障处理、故障诊断、设备自动检测、 资源管理等功能，减少维护工作量； ·便于实现多种计费方式，如采用单式计费、复式计费等； ·易于实现维护自动化与集中化。 3.通信网方面 ·有利于网路的最佳利用，可减少交换点数目，可配合不同功能的交换机； ·增加了路由选择、编码选择及交换接口的灵活性，可通过软件来实现； ·有利于向综合业务数字网方向发展，通信网的最终发展方向是要建立一个高质量、高速度、高自动化 的综合业务的数字网； ·可以采用新的信令方式，尤其是公共信道信令系统的引入。 1.3.3 程控交换机的分类 程控交换机按其交换网络接续方式、交换信息的类型，以及控制方式的不同，可以进行图 1―4 所示 的分类。 图 1―4 程控交换机的分类 1.按交换网络接续方式来分类 按交换网络的接续方式，程控交换机可分为空分和时分两种方式。对于空分方式，其交换点可由金属 接点或电子接点来组成。对于时分方式，目前有脉幅调制(PAM)、增量调制(ΔM)和脉码调制(PCM)三种信 号。 所谓空分，是指话路接续中每个用户均占据一定的空间位置。时分是指许多用户都接在一条公共通话 线上，每个用户线上都装有一个电子开关，如图 1―5 所示。 图 1―5 时分示意图 2. 按控制方式来分类 按控制方式，程控交换机可分为集中控制、分级控制和全分散控制三种方式
通信工程电子教案 (1)集中控制方式。程控交换机中只配备一对处理机(称中央处理机),该交换机的全部控制工作都由 中央处理机来承担,这种控制方式称为集中控制方式,早期的空分交换机多采用这种控制方式。其框图如 图1-6(a)所示。 用 级 接口电路 区域处理机L按口电路 央处理机 中央处理机 我□工 ③ ①信号控制②呼叫控制③网络控制 图1-6程控交换机的控制方式示意图 (2)分级控制方式。随着微处理机的发展,在程控交换机里配备若干个微处理机作为区域处理机来 完成如监视用户摘机、挂机及接收拨号脉冲等这些比较简单而重复的工作,以减轻中央处理机的大量处理 工作,从而使程控交换机在处理机配备上构成二级或二级以上的结构,这就是分级控制方式。其框图如图 6(b)所示。 (3)全分散控制方式 全分散控制的特点是取消了中央处理机。全分散控制的程控交换机示意框图如图1-6(c)所示。图中 的①、②、③分别是表示信号控制、呼叫控制和交换网络控制三项功能的所在位置 14程控交换机的基本组成 14.1程控交换机的硬件基本结构 不论空分或时分程控交换机,其硬件主要分为三个系统,即话路系统,控制系统和输入、输出系统 如图1-7所示 用户电路 交换 中继线 控制信号 网络控制 扫描电路 分配电路 话路系统 处理机群 输入、输出 控制系统 输入、输出系统 图1一7程控交换机硬件系统组成图
通信工程电子教案 5 （1）集中控制方式。程控交换机中只配备一对处理机(称中央处理机)，该交换机的全部控制工作都由 中央处理机来承担，这种控制方式称为集中控制方式，早期的空分交换机多采用这种控制方式。其框图如 图 1―6(a)所示。 图 1―6 程控交换机的控制方式示意图 （2）分级控制方式。随着微处理机的发展，在程控交换机里配备若干个微处理机作为区域处理机来 完成如监视用户摘机、挂机及接收拨号脉冲等这些比较简单而重复的工作，以减轻中央处理机的大量处理 工作，从而使程控交换机在处理机配备上构成二级或二级以上的结构，这就是分级控制方式。其框图如图 1―6(b)所示。 （3）全分散控制方式。 全分散控制的特点是取消了中央处理机。全分散控制的程控交换机示意框图如图 1―6(c)所示。图中 的①、②、③分别是表示信号控制、呼叫控制和交换网络控制三项功能的所在位置。 1.4 程控交换机的基本组成 1.4.1 程控交换机的硬件基本结构 不论空分或时分程控交换机，其硬件主要分为三个系统，即话路系统，控制系统和输入、输出系统。 如图 1―7 所示。 图 1―7 程控交换机硬件系统组成图